鋰離子電池聚乙烯隔膜氟化及其性能研究.pdf

1、鋰離子二次電池作為一種高性能的綠色電池，已廣泛應(yīng)用在各種便攜式電子產(chǎn)品和通訊設(shè)備中。隔膜材料作為鋰離子電池的重要組成部分越來越受到人們的關(guān)注。
　　現(xiàn)有的聚烯烴隔膜材料因其熱穩(wěn)定性一般、力學(xué)性能較差、耐熱性差等缺點，從而導(dǎo)致使用聚乙烯隔膜生產(chǎn)的鋰離子電池性能不穩(wěn)定，因此研究出一種能夠更好的應(yīng)用于鋰離子電池生產(chǎn)的聚乙烯隔膜材料是目前鋰離子行業(yè)發(fā)展的必然要求。本文對聚乙烯隔膜進行氟化改性，改善聚乙烯隔膜耐熱性差的缺點，并將之應(yīng)用于鋰離

2、子電池的生產(chǎn)，探究氟化聚乙烯隔膜對鋰離子電池電化學(xué)性能的影響。
　　研究結(jié)果表明，在耐熱性方面，氟化聚乙烯隔膜的熱收縮性能更好，垂直（TD）方向上的熱收縮率為0％，水平（MD）方向上的熱收縮率降低了0.5%，可在一定程度上提升了鋰離子電池的安全性能，鋰離子電池穿釘實驗及熱沖擊實驗結(jié)果可以證明這一點。雖然氟化聚乙烯隔膜的透氣度及孔隙率有一定程度的下降，但使用氟化聚乙烯隔膜制作的鋰離子電池其內(nèi)阻及 K值變化不大，且倍率性能優(yōu)于未氟化的

3、聚乙烯隔膜制作的電芯，能夠滿足生產(chǎn)要求。同時由于在氟化的過程中聚乙烯隔膜上H基團被F基團取代，使得聚乙烯隔膜的極性增強，與極性電解液的親和能力增強。聚乙烯隔膜上的F基團極易與正極片上的PVDF及負極片上的CMC形成配位鍵，再加上分子間范德華力，使得隔膜及極片間粘接力增大，減小了鋰離子電池的厚度，促進了鋰離子電池的容量發(fā)揮。
　　為進一步增強聚乙烯隔膜的耐熱性，本文對氟化聚乙烯隔膜進行更深層次的研究。通過磁控濺射方式在氟化聚乙烯隔膜

4、的一面進行石墨C、Ti金屬沉積。
　　本文在20℃條件下對氟化聚乙烯隔膜表面進行C、Ti沉積，沉積時間為5 min、10 min、30 min。C、Ti沉積氟化聚乙烯隔膜基本性能檢測結(jié)果顯示，氟化聚乙烯隔膜的熱收縮性能得到進一步的提升，但其空隙率及透氣度又有一定程度的下降，特別是 C沉積氟化聚乙烯隔膜其空隙率及透氣度下降較大。同時隔膜的厚度及面密度也有一定程度的上升。伴隨著沉積時間的加長，C、Ti沉積氟化聚乙烯隔膜表面上沉積的C層

5、或者Ti層分布也就越均勻。由于C、Ti沉積氟化聚乙烯隔膜制作的樣品量有限，本文并未對C、Ti沉積氟化聚乙烯隔膜進行全電池的制作，而是改為制作紐扣電池。而紐扣電池的電化學(xué)性能檢測結(jié)果顯示，三種 C沉積氟化聚乙烯隔膜制作的扣電其克容量效率及克容量保持率均低于氟化聚乙烯隔膜，因此 C沉積氟化聚乙烯隔膜是失敗的。但使用Ti沉積30 min隔膜制作的扣電，其克容量效率與氟化聚乙烯隔膜樣品制作的扣電基本保持一致，且克容量保持率優(yōu)于氟化聚乙烯隔膜樣品